基于S3C6410的CAN總線設(shè)計(jì)

邢榮峰

太原航空儀表有限公司 030000

CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，是由德國Bosch公司最早提出的[1]。它是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有較高的位速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到10km時(shí)，CAN仍可提供50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)注化組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898（高速應(yīng)用）和ISO11519（低速應(yīng)用）。

因?yàn)镃AN總線具有很高的實(shí)時(shí)性能，所以它在汽車電子、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但是，在常用的微處理器中有很多微處理器內(nèi)部并沒有集成CAN控制器，如基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的微處理器S3C6410。因此，將這類微處理器和CAN獨(dú)立控制進(jìn)行組合設(shè)計(jì)就成為必要。

1 微處理器S3C6410和CAN獨(dú)立控制器SJA1 000T介紹

微處理器S3C6410是基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的16/32-bit RISC微處理器，具有低成本、低功耗、高性能的特點(diǎn)。S3C6410具有極佳的外部存儲(chǔ)器接口，同時(shí)提供了豐富的硬件外設(shè)接口，非常適合對成本、功耗敏感的應(yīng)用。

SJA1000T是使用較為廣泛的一種CAN獨(dú)立控制器，主要用于移動(dòng)目標(biāo)和一般的工業(yè)環(huán)境[2]。SJA1000T與微處理器的接口可設(shè)置為Intel模式或Motorola模式。本文的接口設(shè)計(jì)是基于Intel模式的，在此模式下，SJA1000T的數(shù)據(jù)和地址信號是分時(shí)復(fù)用的。

2 節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

S3C6410和SJA1000T之間的硬件設(shè)計(jì)需要解決兩個(gè)問題，一個(gè)是電平轉(zhuǎn)換問題，一個(gè)是讀寫時(shí)序問題。

S3C6410的工作電壓是3.3V，而SJA1000T是5V供電，兩者之間不能直接相連，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。如果需要總線雙向傳輸數(shù)據(jù)，則在S3C6410和SJA1000T之間需要使用帶有方向控制的轉(zhuǎn)換芯片，例如SN74LVC245。如果總線是單向傳輸數(shù)據(jù)的，則可以使用SN74LVC541實(shí)現(xiàn)兩者的相連。

前面已提到SJA1000T的接口在Intel模式下數(shù)據(jù)和地址信號是分時(shí)復(fù)用的，而S3C6410為數(shù)據(jù)和地址信號分離的結(jié)構(gòu)[3]，且S3C6410不提供ALE信號。因此，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是S3C6410要把SJA1000T的地址當(dāng)成數(shù)據(jù)寫入并同時(shí)產(chǎn)生ALE信號，S3C6410的地址信號只作為譯碼控制信號使用。本設(shè)計(jì)使用S3C6410的NGCS4對應(yīng)的地址空間（地址范圍為0x20000000～0x27FFFFFF）、地址總線ADDR0、NOE和NWE來實(shí)現(xiàn)SJA1000T的ALE、寫使能控制信號）讀使能控制信號）和片選信號）。

對于SJA1000T，ALE信號需要在發(fā)送其地址是有效（此時(shí)為高有效），在發(fā)送和接收其數(shù)據(jù)時(shí)無效。規(guī)定當(dāng)ADDR0=1時(shí)發(fā)送地址，ALE可以通過如下邏輯組合實(shí)現(xiàn)：

3 節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

對于微處理器而言，CAN獨(dú)立控制器是基于事件觸發(fā)的。CAN獨(dú)立控制器會(huì)在本身狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，將變化的結(jié)果通知微處理器。因此微處理器處理CAN信息時(shí)，可以采用中段的方式，也可以采用輪詢的方式來完成相應(yīng)處理。在軟件編寫之前先確定SJA1000T的基地址及復(fù)位引腳，然后正確初始化SJA1000T，填寫要發(fā)送的報(bào)文，使能發(fā)送請求，即可進(jìn)行CAN接收和發(fā)送。

SJA1000T的初始化流程見圖1。其中，配置CAN工作模式和設(shè)定中斷使能這兩個(gè)步驟可以根據(jù)需要進(jìn)行裁剪，其余步驟則是必須的初始化工作。

圖1 SJA1000T的初始化流程

當(dāng)完成SJA1000T的初始化后，就可以使用發(fā)送緩存寄存器和接收緩存寄存器進(jìn)行報(bào)文數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。

CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩存寄存器，然后對發(fā)送緩存寄存器賦值以啟動(dòng)發(fā)送。CAN獨(dú)立控制器只負(fù)責(zé)發(fā)送，不保證發(fā)送成功。要驗(yàn)證發(fā)送是否成功，可以查詢SJA1000T狀態(tài)寄存器的TCS位，或者配合中斷來判斷。

CAN總線接收數(shù)據(jù)時(shí)，先通過讀取狀態(tài)寄存器信息來確認(rèn)當(dāng)前緩存器中是否有數(shù)據(jù)。當(dāng)有數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)讀出并放入CAN接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，待需要時(shí)從該存儲(chǔ)區(qū)讀出。

4 結(jié)束語

本文介紹了微處理器S3C6410和CAN獨(dú)立控制器SJA1000T之間接口的差異，提出了SJA1000T和S3C6410總線設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方案可以作為內(nèi)部沒有集成CAN控制器的微處理器和CAN獨(dú)立控制器之間組合設(shè)計(jì)的參考。

[1]饒?jiān)茲?，鄒繼軍，鄭勇蕓.現(xiàn)場總線CAN原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[2]NXP Company.SJA1000 Data Shee t[Z].2004.

[3]Samsung Electronics Company.S3C6410X USER'SMANUAL[Z].2008.